Kisi Moiré Membesarkan Selisih Kecil Menjadi Pola Berskala Besar

Pola moiré muncul ketika dua kisi periodik ditumpuk dengan sedikit perbedaan sudut atau jarak. Ketidakselarasan yang sangat kecil dapat menghasilkan pola baru dengan periode jauh lebih besar daripada susunan asalnya, seperti garis lebar yang terlihat ketika dua kain berjaring saling menimpa.

Pada material dua dimensi, kisi yang ditumpuk dapat berupa lapisan atom sangat tipis. Makalah Jeil Jung dan rekan-rekan di Physical Review B menjelaskan bahwa lapisan yang tidak sepenuhnya selaras membentuk struktur moiré berperiode panjang yang dapat diamati dengan probe pemindaian.

Pola besar itu bukan lapisan bahan baru yang ditambahkan. Ia muncul dari perubahan berulang pada posisi relatif atom di kedua lembar, sehingga daerah dengan susunan lokal berbeda tersusun secara berkala di seluruh sampel.

Para peneliti memakai perhitungan ab initio pada struktur berperiode pendek untuk membangun model efektif yang menggambarkan superkisi moiré. Pendekatan tersebut diterapkan pada graphene di atas graphene serta graphene di atas boron nitrida heksagonal.

Sudut putar merupakan pengendali penting, tetapi hasilnya tidak selalu sekadar makin kecil berarti makin baik. University of Utah menjelaskan bahwa perubahan sudut dapat mengubah pola dari periodik menjadi tidak berulang, meskipun susunannya tetap berasal dari aturan geometris dan bukan keacakan.

Dalam sistem tertentu, superkisi moiré memengaruhi struktur pita elektronik dan cara elektron bergerak. Namun, istilah moiré tidak otomatis berarti sebuah bahan menjadi superkonduktor atau memiliki fungsi perangkat tertentu; komposisi, sudut, regangan, dan kondisi pengukuran semuanya berperan.

Foto mikroskopi NIST memperlihatkan pola moiré pada lembar graphene yang bertumpuk. Peneliti memakainya untuk memahami susunan antarlapisan dan mendeteksi regangan halus di sekitar tonjolan atau kerutan, contoh bagaimana pola besar dapat mengungkap perubahan pada skala atom.

Sumber: https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevB.89.205414 ; https://science.utah.edu/news/moire-magic/

Catatan editorial: artikel evergreen ini merangkum makalah Physical Review B 2014 dan penjelasan University of Utah 2022. Artikel tidak menyebut satu hasil komputasi sebagai sifat semua bahan dua dimensi.

Dokumentasi foto: Pola moiré skala atom pada lembar graphene bertumpuk, didokumentasikan NIST pada 27 April 2010.

Kredit foto: National Institute of Standards and Technology / Wikimedia Commons.

Halaman foto: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Atomic_scale_moire_patterns_(5940480205).jpg

Lisensi foto: Public domain — https://commons.wikimedia.org/wiki/Commons:Public_domain

Perubahan gambar: orientasi EXIF dinormalkan, dikonversi ke JPEG, diperkecil proporsional hingga sisi terpanjang 1.600 piksel, dan dikompresi; tidak ada perubahan isi.